Механізми збудження фотолюмінесценції іонів Mn2+ в реальних кристалах ZnS

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Незважаючи на широке практичне використання кристалів ZnS:Mn, до теперішнього часу немає чіткого уявлення щодо механізмів передачі енергії збудження марганцевим центрам (МЦ) світіння. Різноманіття центрів сенсибілізації фотолюмінесценції (ФЛ), наявність різного локального оточення МЦ світіння, а також перевага одного механізму збудження ФЛ над іншим у залежності від різних значень концентрації активатору (CMn), енергії квантів збуджуючого світла, температури вимірювань, створюють значні труднощі при прогнозуванні поведінки спектрів ФЛ даного матеріалу. Тому, експериментальні і теоретичні дослідження з цього питання є досить актуальною задачею.

Одним із найбільш важливих аспектів є дослідження поведінки індивідуальних смуг ФЛ у процесі пластичної деформації (ПД) кристалів ZnS:Mn. Зв'язок цих смуг із випромінюванням конкретних типів МЦ світіння, при різних локальних оточеннях, вказує на можливість отримання інформації як про зміну співвідношення між різними типами МЦ світіння в зразках, так і про зміну їх локального оточення, а відповідно до цього - про зміну кристалічної структури кристалів ZnS:Mn у цілому.

Незначні зміни форми інтегральних спектрів ФЛ при ПД ускладнюють отримання конкретних даних про зміну форми і інтенсивності індивідуальних смуг ФЛ і, відповідно, інформації про зміну структури кристалів ZnS:Mn у процесі ПД. Складність застосування в цьому випадку найбільш відомого методу Аленцева-Фока при виділенні індивідуальних смуг ФЛ, вимагає для аналізу отриманих результатів застосування іншого методу. Отже, як з теоретичної, так із практичної точки зору, актуальним є аналіз співставлення можливостей різних методів, з метою отримання більш достовірної інформації про поведінку індивідуальних смуг ФЛ даних кристалів у процесі ПД.

Робота виконувалась відповідно до наукової програми кафедри радіоелектроніки Дніпропетровського національного університету по дослідженню властивостей сполук А2В6: “Дослідження оптичних та електричних властивостей матеріалів на базі сполук А2В6”, прийнятою вченою радою ДНУ (прот. № 5 від 26.12.2000 р.), а також при виконанні держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України “Експериментальне й теоретичне дослідження люмінесцентних, фотоелектричних та магнітооптичних явищ у сполуках А2В6” (звіт з НДР № 138-96, держ. реєстр. №0196U000267 за 1998 р.).

Головною метою роботи є дослідження механізмів збудження ФЛ кристалів ZnS:Mn при різних зовнішніх впливах, таких як зміна енергії квантів збуджуючого світла, температури виміру й ступеня ПД () при різних концентраціях активатора - CMn.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі:

- отримання й аналіз спектрів збудження індивідуальних смуг ФЛ, пов'язаних з іонами Mn2+, у кристалах ZnS при різних значеннях температури виміру й концентрації активатора - CMn.

- отримання й аналіз температурних залежностей інтенсивності випромінювання спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn при різних значеннях концентрації активатора - CMn, різних значеннях довжин хвиль збудження: exit = 337 нм, яка відповідає краю власного поглинання сульфіду цинку, і exit = 441 нм, яка відповідає смузі поглинання іонів Mn2+ у кристалах ZnS:Mn.

- отримання й аналіз температурних залежностей інтенсивності випромінювання спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn, виміряних в положенні максимумів індивідуальних смуг ФЛ (max = 557, 578, 600 і 635нм) при збудженні світлом, яке за значенням довжини хвилі відповідає положенню максимумів смуг у спектрах збудження ФЛ (exit = 396,435, 470, 496 і 535 нм) із визначеною швидкістю нагрівання.

- проведення досліджень, що дозволяють проаналізувати зміни ФЛ властивостей кристалів ZnS:Mn у процесі ПД.

- співставлення можливостей та аналізу даних, отриманих різними методами розкладання інтегральних спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn на індивідуальні компоненти при різних значеннях ступеня ПД.

Отримано та проаналізовано спектри збудження індивідуальних смуг ФЛ кристалів ZnS:Mn із max = 557, 578, 600 і 635нм при різних значеннях концентрації активатора - CMn й різних температурах виміру.

Вперше на підставі аналізу отриманих температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn при різних енергіях квантів збуджуючого світла, що за значенням довжини хвилі відповідають положенню максимуму власного поглинання сульфіду цинку і смузі поглинання іонів Mn2+ у кристалах ZnS, при різних значеннях концентрації активатора - CMn, експериментально показано, що хід температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn визначається перерозподілом прямого оптичного і резонансного механізмів збудження МЦ світіння.

Вперше виявлено збільшення інтенсивності світіння й зсув положення максимуму інтегрального спектра ФЛ кристалів ZnS:Mn у бік великих енергій квантів на початкових етапах ПД при 0 < < 5%.

Вперше на підставі дослідження зміни інтенсивності випромінювання окремих індивідуальних смуг ФЛ, пов'язаних із МЦ, отримана інформація про зміни локального оточення МЦ світіння у кристалах ZnS:Mn у процесі ПД. Зокрема, при аналізі зміни інтенсивності випромінювання індивідуальної смуги ФЛ із max = 578 нм у процесі ПД отримано інформацію про відносні зміни дефектних місць кристалічної решітки ZnS, поблизу яких розташовані МЦ світіння, що зв'язуються з випромінюванням даної смуги.

Вперше при використанні методу розкладання інтегральних спектрів ФЛ на індивідуальні складові за допомогою функції розподілу Гауса на підставі аналізу функції помилок виділена додаткова індивідуальна смуга ФЛ з max = 618620 нм.

Отримані результати вивчення змін в спектрах ФЛ кристалів ZnS:Mn із різними концентраціями активатора - CMn при різних енергіях квантів збуджуючого світла та температурі вимірювань доповнюють фундаментальні уявлення щодо реалізації різних механізмів збудження ФЛ МЦ світіння.

Результати щодо зміни локальної структури оточення МЦ світіння отримані при аналізі спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn з різними концентраціями активатора - CMn при різних ступенях ПД дозволяють прогнозувати ФЛ властивості цього матеріалу в процесі ПД.

Запропонований аналіз функції помилок при розкладенні інтегральних спектрів ФЛ на індивідуальні смуги за допомогою функції розподілу Гауса з метою пошуку додаткових смуг ФЛ з малою інтенсивністю світіння при відносно малих змінах форми інтегральних спектрів ФЛ, що спостерігаються у процесі ПД кристалів ZnS:Mn, може бути застосований при дослідженні інших кристалів.

Встановлена температурна залежність ФЛ кристалів ZnS:Mn виміряна в максимумах окремих індивідуальних смуг ФЛ (max = 557, 578, 600 і 635 нм) дозволяє запропонувати даний матеріал для побудови температурних датчиків у діапазоні температур 77300 K.

Основні результати роботи доповідалися й обговорювалися на міжнародній конференції “Диэлектрики 2000” (Санкт-Петербург 2000 р.), конференції з участю закордонних фахівців “Датчик 96” (Гурзуф 1996 р.), конференції з участю закордонних фахівців “Датчик 97” (Гурзуф 1997 р.), 3 Межд. конф. “Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение” (Александровск - 1997), International Conference on Optoelectronic Information Technologies, "PHOTONICS-ODS 2000 (Ukraine, Vinnytsia, VSTU), 1-й Український науковій конференції з фізики напівпровідників УНКФН-1 із міжнародною участю (Україна, Одеса - 2002).

Всі отримані наукові результати доповідалися й обговорювалися на наукових семінарах кафедри радіоелектроніки Дніпропетровського національного університету.

За матеріалами дисертації опубліковано 14 праць, із них 5 статей в міжнародних наукових виданнях, 2 статті в збірнику наукових праць Дніпропетровського національного університету і 7 праць у матеріалах та тезах міжнародних конференцій.

1. Кристалічна структура монокристалів ZnS:Mn. Механізми передачі енергії збудження МЦ світіння від центрів сенсибілізації

Описано реальну кристалічну структуру монокристалів ZnS:Mn, механізми передачі енергії збудження МЦ світіння від центрів сенсибілізації. В якості таких центрів можуть бути “блакитні” центри самоактивованої ФЛ кристалів ZnS, а також МЦ розташовані в високосиметричному локальному оточенні - іони Mn2+ в вузлах на місті іонів Zn2+, або іони Mn2+ в оточенні атомів сірки у фазі -MnS чи -MnS. В огляд включено також дані про можливе найближче оточення МЦ у монокристалах ZnS, отриманих на підставі досліджень ЕПР, а також існуючі до дійсного часу уявлення про належність їх до випромінювання індивідуальних смуг ФЛ кристалів ZnS:Mn. Вважається імовірним, що індивідуальна смуга ФЛ з max = 557 нм утворена випромінюванням чотирьох типів МЦ, розташованих у вузлах кристалічної решітки з кубічним (max = 559,1 нм), гексагональним (max = 552,5 нм) та аксіальним (max = 555,4 і 556,2 нм) локальним оточенням. Смуга з max = 578 нм пов'язується з МЦ, розташованими в дефектних місцях, поблизу дислокацій та дефектів. Смугу з max= 600 нм пов'язують з МЦ, розташованими в октаедричних міжвузлях. Що стосується смуги із max= 635 нм, то її ймовірно пов'язують з МЦ в оточенні атомів сірки у фази -MnS.

Особливе місце в літературному огляді займає опис сучасних уявлень про процеси ПД та їх вплив на спектри ФЛ іонів Mn2+ у кристалах ZnS. Висунуто припущення про можливий вплив різних умов збудження, що змінюються в процесі ПД, на люмінесцентні властивості монокристалів ZnS:Mn. Обґрунтовано необхідність проведення подальших досліджень щодо впливу ПД на інтенсивність індивідуальних смуг ФЛ, та обумовлено їх місце в загальній науковій справі щодо даного питання.

2. Спектри збудження індивідуальних смуг ФЛ іонів Mn2+ у монокристалах ZnS

Описано досліджувані зразки й методику проведення експерименту. Наведено схему дослідницької установки для аналізу спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn, а також додаткове обладнання для проведення досліджень при впливу на зразки ПД та зміні температури вимірювань.

Досліджено спектри збудження індивідуальних смуг ФЛ іонів Mn2+ у монокристалах ZnS. Оскільки інтенсивність випромінювання ФЛ суттєво залежить від довжини хвилі збуджуючого світла, це, в свою чергу, дає можливість оцінити найбільш сприятливі умови збудження ФЛ. Враховуючи, що одержання спектрів збудження індивідуальних смуг ФЛ в досліджуваних кристалах є досить складним завданням, розглянуто можливі шляхи вирішення цього питання. Зроблено оцінку систематичної помилки, що виникає в процесі виміру даних спектрів для кожної індивідуальної смуги: max = 557 нм - 74 10%, max = 578 нм - 18 5%, max = 600 нм - 14 5%, max = 635 нм 7 3%.

Аналіз отриманих результатів з урахуванням моделі резонансної взаємодії між МЦ та різної локальної симетрії МЦ світіння, дозволив пояснити незмінність положень максимумів і спостережуване розходження інтенсивності окремих максимумів у спектрах збудження індивідуальних смуг ФЛ.

Результати дослідження впливу концентрації активатора - іонів Mn2+ на спектри збудження ФЛ монокристалів ZnS і температури виміру засвідчили, що збільшення концентрації активатора до значень 110-2 гMnS / гZnS (далі г/г) приводить до посилення резонансної взаємодії між МЦ як за рахунок збільшення їхньої кількості, так і за рахунок сприятливіших умов резонансної взаємодії. Це, в свою чергу, викликає збільшення інтенсивності випромінювання смуг збудження exit = 396, 435, 470 і 535 нм щодо смуги exit = 496нм. Більше підвищення інтенсивності смуг збудження exit = 396, 435нм (в 2-3 рази) у порівнянні з іншими, пояснено з погляду різних умов резонансної взаємодії між МЦ у кристалах ZnS:Mn.

При малих концентраціях активатора в зразках - CMn і збудженні електронів на рівні станів 4T2(4D) і 4Е(4D) частка електронів при поверненні на рівень першого збудженого стану 4T1(4G) здійснює цей перехід без випромінювання. Вони передають відповідну енергію у вигляді фононів або резонансним шляхом атомам кристалічної решітки, які мають обірвані зв'язки, чи дефектам. При збільшенні концентрації активатора в зразках - CMn на місці цих атомів або у зазначених дефектних місцях можуть виявитись МЦ здатні стати як центрами ФЛ, так і центрами сенсибілізації. У разі загальної зміни локального оточення МЦ, що знаходяться на місці атомів з обірваними зв'язками чи в дефектних місцях кристалічної решітки ZnS:Mn, енергія збудженого електрона в результаті резонансної взаємодії, може бути передана від МЦ сенсибілізатора до МЦ світіння. Внаслідок таких обставин відбувається зменшення втрат енергії на рекомбінацію без випромінювання, що і зумовлює збільшення інтенсивності смуг збудження exit = 396, 435 нм у порівнянні з іншими.

Зниження температури вимірювань від Т = 300К до Т = 77 К призводить до зменшення інтенсивності випромінювання всіх смуг у спектрах збудження ФЛ. Особливо суттєво зменшується інтенсивність ФЛ перших двох смуг збудження: exit = 396 та 435 нм, які відповідають збудженню світлом на рівні 4T2(4D) і 4Е(4D) відносно до смуги з exit = 496 нм. Отриманий результат пояснюється погіршенням умов резонансної взаємодії між МЦ. При зниженні температури як в спектрах ФЛ, так і в спектрах збудження ФЛ, пов'язаної з МЦ, спостерігається зменшення інтенсивностей і напівширин, що, в свою чергу, зменшує перекриття хвильових функцій сусідніх МЦ - сенсибілізаторів і центрів світіння.

3. Температурні залежності інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn

Отримані температурні залежності інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn із концентрацією активатора CMn = 110 -3 510 -2 г/г у діапазоні зміни температури виміру Т =77573 K при різних довжинах хвиль збуджуючого світла: exit = 337 нм, яка відповідає краю власного поглинання кристалів ZnS, і exit = 441 нм, яка відповідає смузі поглинання іонів Mn2+ у кристалах ZnS. Аналіз отриманих результатів дає можливість стверджувати, що при збудженні світлом з exit = 441 нм у зразках з концентрацією активатора CMn = 110-3, 110-2 г/г завдяки несприятливим умовам збудження, центри самоактивованого “блакитного” світіння в спектрах ФЛ не спостерігаються. За даних умов збудження, вони, імовірно, не можуть бути центрами сенсибілізації для МЦ світіння. В цьому випадку температурні залежності інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn із концентрацією активатора CMn = 110-3, 110-2 г/г при exit = 441 нм зумовлюються переважно впливом прямого оптичного збудження МЦ світіння. При концентраціях активатора CMn = 510-2 г/г внаслідок збільшення концентрації МЦ процеси передачі енергії збудження МЦ світіння шляхом резонансного обміну енергією між МЦ та центрами сенсибілізації є переважаючими у порівнянні з механізмом прямого оптичного збудження. Подальший аналіз отриманих температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ МЦ, а також температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ центрів сенсибілізації отриманих в інших роботах, дає можливість зробити висновок про те, що в зразках кристалів ZnS із концентрацією активатора CMn = 110-3510-2 г/г при exit = 337 нм характер температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ, пов'язаної з МЦ, суттєво визначається температурною залежністю випромінювання найбільш імовірних сенсибілізаторів: міжвузлових атомів цинку (Zni), вакансій сірки (Vs), а також асоційованих центрів (VZnCls), (VZnAl), (VZnAg).

Дослідження температурних залежностей спектрів інтенсивності ФЛ кристалів ZnS:Mn, пов'язаних з випромінюванням МЦ, при збудженні довжинами хвиль, які співпадають зі смугами поглинання марганцю в кристалах сульфіду цинку (exit = 396, 435, 470, 497 і 535 нм) встановили, що такі залежності суттєво відрізняються одна від одної при зміні концентрації активатора в зразках і довжини хвилі збуджуючого світла. При концентраціях активатора CMn= 110-3110-2 г/г і збудженні ФЛ світлом з exit = 396, 435 нм у температурних залежностей інтенсивності ФЛ виявляється максимум термостимульованої люмінесценції (ТСЛ) при Т165К. Глибина залягання центрів захоплення, які відповідають цьому максимуму, становить 0,240,26 еВ нижче дна зони провідності. Отриманий результат збігається з результатами інших робіт, у якіх такий центр захоплення пов'язувався з іонами марганцю. Проведено розрахунок часу життя електронів у збудженому стані на цих рівнях, який добре погоджується з даними досліджень інших авторів. При аналізі температурних залежностей інтенсивності випромінювання різних індивідуальних смуг ФЛ максимум при Т= 165170 К не змінює свого положення. Це вказує на те, що він з одного боку має відношення до всіх МЦ світіння, а з іншого боку це може свідчити про однаковий характер передачі енергії збудження МЦ різних типів - імовірно резонансним шляхом з участю центрів, які мають відношення до “блакитної” смуги ФЛ. Найбільш імовірним можна вважати процес, при якому спустошені з заповнених пасток електрони спочатку потрапляють в зону провідності, а потім перезахоплюються на центри до яких належать міжвузельни атоми цинку (Zni), вакансії сірки (Vs), одиночні донори Cls, а також асоційовані центри (VZnCls), (VZnAl), (VZnAg), рівні яких розташовані безпосередньо під дном зони провідності. Останні є сенсибілізаторами для МЦ світіння, що підтверджується експериментально.

При концентрації активатора CMn = 5 10-2 г/г в зразках за рахунок збільшення концентрації МЦ інтенсивний обмін енергією між ними в процесі збудження ФЛ значно зростає. Це обумовлює зміну температурних залежностей індивідуальних смуг ФЛ у бік зростання інтенсивності випромінювання ФЛ при зниженні температури виміру.

4. Сімейства спектрів ФЛ при різних значеннях ПД

Проаналізовані сімейства спектрів ФЛ при різних значеннях ПД у зразках з концентрацією активатора - CMn =1 10 -35 10 -2 г/г. Доведено, що при малих деформаціях ( ~ 1-2%) відбувається збільшення інтенсивності світіння інтегрального спектра ФЛ на 10-15% від рівня інтенсивності світіння недеформованого монокристала зі зсувом положення максимуму у бік коротких хвиль на 2-3 нм. Найбільш значні зміни в спектрах ФЛ спостерігались при концентрації активатора в зразках - CMn =5 10 - 3 і 1 10 - 2 г/г, при довжинах хвиль збуджуючого світла - exit = 396 і 435 нм.

Для детальнішого вивчення поведінки індивідуальних смуг ФЛ у процесі ПД за допомогою методу Аленцева-Фока було проведено розкладання інтегрального спектра ФЛ на індивідуальні смуги ФЛ в кристалах ZnS:Mn при різних значеннях ПД. Враховуючи зв'язок цих смуг із випромінюванням конкретних типів МЦ світіння, які мають різне локальне оточення, можна простежити як за зміною співвідношення між різними типами МЦ світіння у процесі ПД, так і за зміною структури їх локального оточення, і відповідно, структури кристалів ZnS:Mn у цілому.

Результати розкладання при використанні цього методу засвідчили, що інтенсивність смуги з max = 578 нм, пов'язаної з іонами Mn2+ розташованими поблизу дислокацій, на початку росте до значень = 2%, а потім зменшується. Інтенсивність смуги, що зв'язується з іонами Mn2+ розташованими у вузлах кристалічної решітки з тетраедричним оточенням - max = 557 нм, змінюється складним шляхом. Це, в свою чергу, може свідчити про те, що зазначена смуга не є елементарною. Інтенсивність смуги зумовленої міжвузловим розташуванням іонів Mn2+ з Oh симетрією кристалічного поля - max = 600 нм у межах помилки експерименту практично не залежить від ПД до значень = 56%.

Слід зазначити, що застосування методу Аленцева-Фока в наших умовах дала можливість отримати значення коефіцієнтів розкладання з точністю 1520%. Тому з метою уточнення отриманих результатів та виділення додаткових індивідуальних смуг ФЛ з малою інтенсивністю випромінювання доцільним було використання іншого методу.

5. Кристалічна структура кристалів ZnS:Mn у процесі ПД на підставі аналізу відносної зміни інтенсивності індивідуальних смуг ФЛ

Відповідні зміни були отримані за допомогою розкладання інтегрального спектру на індивідуальні складові за допомогою функції Гауса із наступним мінімізуванням помилки розкладання методом найменших квадратів. Зв'язуючи отримані результати із даними попереднього розділу стосовно розкладання спектрів ФЛ на індивідуальні смуги методом Аленцева-Фока, зроблено висновок, що ПД змінює інтенсивність випромінювання всіх індивідуальних смуг ФЛ. Найбільш значні зміни інтенсивності випромінювання в процесі ПД були характерні для смуги з max = 578 нм, яка зв'язується з МЦ розташованими поблизу дефектів та дислокацій. Зміни інтенсивності випромінювання інших індивідуальних смуг ФЛ були порівнянні зі змінами інтенсивності даної смуги.

Аналіз функції помилки - A () показує, що суттєві значення ця функція має на краях інтегрального спектра ФЛ в інтервалі довжин хвиль = 510560 та = 650670 нм. Це найімовірніше пов'язано зі зміною співвідношення (сигнал / шум) у процесі експерименту. В інтервалі довжин хвиль = 560605 нм значення A () майже рівне нулю. В інтервалі - = 605630 нм вигляд функції A () цілком збігається з функцією Гауса, що має максимум = 618620 нм. Цій факт дає підстави вважати, що у даному місці існує ще одна індивідуальна смуга.

Доказом цьому може бути той факт, що в інтегральних спектрах ФЛ зразків ZnS:Mn з концентрацією активатора CMn = 110- 2 г/г при температурі Т = 77 К деформованих до значень = 1,8% проявлялась слабка за інтенсивністю смуга з максимумом - max = 608612 нм, яка переважно збуджується при exit = 396 нм.

фотолюмінесценція температурний гаус інтегральний

Висновки

1. Отримано і проаналізовано спектри збудження індивідуальних смуг ФЛ іонів Mn2+ у кристалах ZnS з max = 557, 578, 600 і 635 нм при різних значеннях концентрації активатора і температури виміру. Збільшення концентрації активатора від CMn = 110-3 г/г до CMn = 110-2 г/г викликає збільшення інтенсивності випромінювання в смугах збудження з exit = 396, 435, 470 і 535 нм щодо смуги exit = 496 нм. Зменшення температури виміру від Т = 300 К до Т = 77 К зумовлює зменшення інтенсивності випромінювання в смугах збудження з exit = 396, 435, 470 і 535 нм по відношенню до смуги exit = 496 нм. Стабільність положення максимумів і спостережувані особливості у спектрах збудження ФЛ пояснено з урахуванням моделі резонансної взаємодії між МЦ, а також з погляду наявності різної локальної симетрії МЦ світіння.

2. Отримано і детально проаналізовано температурні залежності інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ кристалів ZnS:Mn при збудженні ФЛ світлом, з ділянки власного поглинання сульфіду цинку, та при збудженні ФЛ у смугах поглинання іонів Mn2+ при різних значеннях концентрації активатора - CMn. При збудженні світлом у смугах поглинання іонів марганцю в сульфіді цинку (exit = 441 нм) із концентрацією активатора в зразках - CMn = 110-3, 110-2 г/г, зменшення температури виміру приводить до зниження впливу резонансного механізму передачі енергії збудження МЦ світіння внаслідок зменшення перекриття спектрів випромінювання активатора і спектрів поглинання сенсибілізаторів. При збільшенні концентрації активатора в зразках до значення CMn = 510-2 г/г процеси збудження МЦ світіння резонансного характеру стають переважаючими. При exit = 337 нм характер температурних залежностей інтенсивності та інтегральної яскравості ФЛ, пов'язаних з МЦ, у значній мірі визначається поведінкою найбільш імовірних сенсибілізаторів: міжвузельними атомами цинку (Zni), вакансіями сірки (Vs), а також асоційованими центрами - (VZnCls), (VZnAl), (VZnAg).

3. Оцінено значення глибини залягання центрів захоплення, пов'язаних з марганцем у кристалах ZnS, а також значення часу життя електронів у збудженому стані для цього рівня.

4. Вперше виявлено збільшення інтенсивності світіння і зсув положення максимуму інтегрального спектра ФЛ кристалів ZnS:Mn у бік великих енергій на початкових етапах ПД при 0 < < 5%.

5. Вперше за допомогою методу Аленцева-Фока проведене розкладання на індивідуальні смуги інтегральних спектрів ФЛ кристалів ZnS:Mn при різних значеннях ПД. На підставі аналізу залежностей інтенсивностей ФЛ індивідуальних смуг від показано, що зсув положення максимуму інтегрального спектра ФЛ зумовлено перерозподілом інтенсивностей випромінювання індивідуальних смуг ФЛ, пов'язаних із МЦ. Аналіз індивідуальних смуг ФЛ, пов'язаних із МЦ світіння, що мають різне локальне оточення, дозволяє отримувати інформацію про зміну реальної структури кристалів ZnS:Mn у процесі ПД.

6. Вперше при використанні методу розкладання інтегральних спектрів ФЛ на індивідуальні смуги за допомогою функції розподілу Гауса отримана інформація про відносні зміни структури МЦ світіння різних типів у процесі ПД. Виявлено, що найбільші зміни інтенсивності випромінювання в процесі ПД характерні для індивідуальної смуги з max = 578 нм. Сумарна зміна інтенсивності випромінювання всіх інших індивідуальних смуг порівнянна зі змінами інтенсивності випромінювання даної смуги. На підставі дослідження змін інтенсивності випромінювання індивідуальної смуги з max = 578 нм, пов'язаних з випромінюванням МЦ, які розташовані поблизу дефектів і дислокацій, встановлено характер зміни таких дефектних місць у кристалічної решітці ZnS.

7. Вперше на підставі аналізу функції помилок при використанні методу розкладання інтегральних спектрів ФЛ на індивідуальні складові за допомогою функції розподілу Гауса в інтегральному спектрі ФЛ кристалів ZnS:Mn виділена додаткова індивідуальна смуга ФЛ з max = 618620 нм.

Література

Буланый М.Ф., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А. О природе марганцевых центров свечения в монокристаллах сульфида цинка. // ФТП. -1998. - T. 32. - № 6. - С. 673-675.

Буланый М.Ф., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А., Черненко И.М. Спектры возбуждения и структура центров люминесценции ионов марганца в монокристаллах сульфида цинка. // ЖПС. - 2000. - T. 67. - № 2. - С. 208-210.

Буланый М.Ф., Гулевский Ю.А., Ковалва Е.В., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А., Черненко И. М. Электрофотолюминесцентный датчик температуры на основе сульфида цинка. // Вестник ДГУ. - 2000. -№ 6. - C. 176-180.

Буланый М.Ф., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А. Многоцветный источник света на основе сульфида цинка. // ЖТФ. - 1997. - Т. 67. - № 10. - С. 132-133.

Буланый М.Ф., Гейфман И.Н., Прокофьев Т.А., Хачапуридзе А.Н. Определение константы сверхтонкого взаимодействия Mn2+ в монокристаллах ZnS1-x Sex:Mn по ЭПР-спектрам // Неорган. материалы. - 1997. - Т. 33. - № 12. - С. 1456-1459.

Буланый М.Ф., Горбань А.А., Коваленко А.В., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А., Хмеленко О.В. Исследование фотолюминесценции ионов Mn2+ в пластически деформированных монокристаллах ZnS. // Изв. Вузов. Физика. - 2002. -Т. 45. №12. - С. 66-70.

Прокофьев Т.А., Полежаев Б.А., Коваленко А.В., Ковалева Е.В. О положении энергетических уровней и среднем времени жизни в возбужденном состоянии иона Mn2+ в кристаллах ZnS. // Вестник ДНУ. - 2002. -№ 9. - C. 120-125.

Буланый М.Ф., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А. Многоцветный источник света на основе сульфида цинка. // Тез. докл. конф. “Датчик - 96”. - Гурзуф. - 1996. - С. 43.

Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А. Фотолюминесцентный датчик температуры на основе монокристаллов ZnS:Mn. // Тез. докл. 1X Науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов “Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления” Датчик-97. Гурзуф. - 1997. С. 239-240.

Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А., Черненко И.М. Влияние пластической деформации на спектры фотолюминесценции ZnS:Mn. // Тез. докл. Девятой межд. научно-техн. конф. по физике диэлектриков “Диэлектрики-2000”. Санкт-Петербург. - 2000. - С. 48-50.

Bulanyi M., Kovalenko A., PolezaevB., Prokofiev T. Temperature stability of systems of mapping of the information on the basis of monocrystals ZnS:Mn. // International Conference on Optoelectronic Information Technologies. "PHOTONICS-ODS 2000". - Vinnytsia (Ukraine) VSTU. - 2000. - P. 269.

Bulanyi М., Kovalenko А., Polezaev B., Prokofiev T. Plastically deformed monocrystals ZnS:Mn - as materials for build-up of optoelectronic modulators and transformers of luminous fluxes // International Conference on Optoelectronic Information Technologies. "PHOTONICS-ODS 2000". - Vinnytsia (Ukraine) VSTU. - 2000. - P. 270.

Буланый М.Ф., Омельченко С.А., Полежаев Б.А., Прокофьев Т.А. Люминесцентный метод анализа реальной структуры кристаллов ZnS:Мn. // Тез. докл. 3 Межд. конф. “Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение” - Александровск. - 1997. - C. 87.

Прокофьев Т.А., Коваленко А.В., Полежаев Б.А., Буланый М.Ф., Горбань А.А., Хмеленко О.В. Фотолюминесценция индивидуальных полос свечения ионов Mn2+ в пластически деформированных монокристаллах ZnS. // Тез. докл. “1-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-1 (з міжнародною участю)” - Одесса. - 2002 р. - С. 73.

Размещено на Allbest.ru